一种耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板及其生产方法与流程

本发明涉及一种耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板及其生产方法，属于钢铁生产技术领域。

背景技术：

水泥砌砖作为成本低、易生产的环保型建筑材料，广泛应用于城市道路、花园广场、停车场、工厂道路等建设之中。随着我国城市、工厂建设的飞速发展，其需求量也越来越大。根据市场调查，国内水泥砌砖用模具钢主要采用nm320钢板，其年需求量高达近万吨。然而由于水泥混凝土具有一定的腐蚀性能，在生产过程中水泥砌砖用模具由于腐蚀，需要频繁更换，不仅降低了生产效率，还造成了模具钢的浪费，增加了生产成本。长期以来，由于缺乏必要的技术支撑和生产耐腐蚀模具钢板的成熟经验，致使供货的模具钢板或因硬度要求过高而加工困难或因耐腐蚀性能较低导致损坏严重，严重制约了国民经济建设的发展。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板，本发明还提供一种耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板，所述钢板的化学成分组成及重量百分含量为：c0.13%～0.20%，si0.60%～0.80%，mn1.30%～1.50%，p≤0.005%，s≤0.002%，al0.20%～0.40%，cr0.60%～0.80%，cu0.15%～0.30%，ni0.30%～0.50%，余量为fe和不可避免的杂质。

本发明所述钢板厚度为8～100mm，钢板的表面硬度为160～210hbw。

本发明所述钢板为铁素体和珠光体的复合组织，钢板晶粒度≥7级。

本发明还提供了一种耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产方法，其包括冶炼、连铸、加热、轧制、热堆垛和热处理工序；所述热处理工序采用正火+回火工艺；所述冶炼工序中钢水的化学成分组成及重量百分含量为：c0.13%～0.20%，si0.60%～0.80%，mn1.30%～1.50%，p≤0.005%，s≤0.002%，al0.20%～0.40%，cr0.60%～0.80%，cu0.15%～0.30%，ni0.30%～0.50%，余量为fe和不可避免的杂质。

本发明方法所述冶炼工序为钢水经初炼炉冶炼后，送入lf炉精炼，再转入vd炉真空脱气处理，所述vd炉真空脱气处理过程中真空度≤66mpa，真空保持时间为15～20min。

本发明方法所述加热工序最高加热温度为1250℃，均热温度为1150～1220℃，总加热时间为10～12min/cm铸坯厚度。

本发明方法所述轧制工序采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度1050～1100℃，晾钢厚度≥2h；第二阶段开轧温度850～900℃，轧后空冷；所述h为成品钢板厚度。

本发明方法所述热处理工序正火温度为880～910℃，保温时间1.5～2.5min/mm，出炉空冷；回火温度为650～710℃，保温时间为4～4.5min/mm，出炉空冷。

本发明通过添加cr、cu、ni，降低有害元素p、s含量，提高si元素含量，经过正火+回火处理，得到了细小均匀的组织结构，在确保钢板表面硬度均匀的同时，保证了钢板的耐腐蚀性能。钢板组织为铁素体+珠光体的混合组织，晶粒度7级以上，钢板的表面硬度为160～210hbw，超声波检验钢板质量满足gb/t2970的级要求。三体冲击磨粒磨损对比实验表明，本发明的水泥砌砖专用模具钢板与nm320钢板相比，具有更好的耐腐蚀性能。

附图说明

图1为本发明实例1钢板的金相组织图；

图2为本发明实例2钢板的金相组织图；

图3为本发明实例3钢板的金相组织图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产方法包括冶炼、连铸、加热、轧制、热堆垛和热处理工序，各工序的工艺为：

（1）冶炼工序：钢水经初炼炉冶炼后，送入lf炉精炼，再转入vd炉真空脱气处理，所述vd炉真空脱气处理过程中真空度≤66mpa，真空保持时间为15～20min，确保夹杂物、气体的有效排除，保证钢水的纯净。钢水的化学成分组成及重量百分含量为：c0.13%～0.20%，si0.60%～0.80%，mn1.30%～1.50%，p≤0.005%，s≤0.002%，al0.20%～0.40%，cr0.60%～0.80%，cu0.15%～0.30%，ni0.30%～0.50%，余量为fe和不可避免的杂质；

（2）连铸工序：冶炼后的钢水进行浇铸，得到连铸坯。其中成品厚度≤65mm的钢板所需铸坯厚度不小于200mm，成品厚度为65mm～100mm的钢板所需所需铸坯厚度不小于300mm；

（3）加热工序：最高加热温度为1250℃，均热温度为1150～1220℃，总加热时间为10～12min/cm铸坯厚度；

（4）轧制工序：采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度1050～1100℃，晾钢厚度≥2h，第二阶段开轧温度850～900℃，轧后空冷；所述h为成品钢板厚度；

（5）热堆垛工序：钢板轧后采用扩氢工艺对钢板进行扩氢；

（6）热处理工序：采用正火+回火工艺，正火温度为880～910℃，保温时间1.5～2.5min/mm，出炉空冷；回火温度为650～710℃，保温时间为4～4.5min/mm，出炉空冷。

实施例1

本耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产工艺如下所述：

（1）冶炼：钢水经初炼炉冶炼后，送入lf精炼炉精炼，然后转入vd炉真空脱气处理，vd炉的真空度为65.7mpa，真空保持时间16min。钢水的化学成分组成及重量百分含量见表1；

（2）连铸：将冶炼后的钢水浇铸成连铸坯，铸坯厚度为200mm；

（3）加热：铸坯最高加热温度1250℃，均热温度1210℃，总加热时间为220min；

（4）轧制：采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度为1070℃，晾钢厚度为35mm，第二阶段开轧温度为870℃，轧后空冷；

（5）热堆垛：钢板轧后采用扩氢工艺对钢板进行扩氢；

（6）热处理：钢板经过正火+回火后得到成品钢板。正火温度为880℃，保温时间1.6min/mm，出炉空冷。回火温度为660℃，保温时间为4.1min/mm，出炉空冷。

本实施例所得钢板厚度为8mm，钢板表面硬度为180hbw，超声波检验钢板质量满足gb/t2970的级要求，其金相组织如图1所示，由铁素体＋珠光体构成，晶粒度9级。与nm320钢板的三体冲击磨粒磨损对比实验见表2。

实施例2

本耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产工艺如下所述：

（1）冶炼：钢水经初炼炉冶炼后，送入lf精炼炉精炼，然后转入vd炉真空脱气处理，vd炉的真空度为64.8mpa，真空保持时间17min，确保夹杂物、气体的有效排除，保证钢水的纯净。钢水的化学成分组成及重量百分含量见表1；

（2）连铸：将冶炼后的钢水浇铸成连铸坯，铸坯厚度为200mm；

（3）加热：铸坯最高加热温度1230℃，均热温度1220℃，总加热时间为210min；

（4）轧制：采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度为1090℃，晾钢厚度为135mm，第二阶段开轧温度为890℃，轧后空冷；

（5）热堆垛：钢板轧后采用扩氢工艺对钢板进行扩氢。

（6）热处理：钢板经过正火+回火后得到成品钢板。正火温度为890℃，保温时间1.8min/mm，出炉空冷。回火温度为690℃，保温时间为4.3min/mm，出炉空冷。

本实施例所得钢板厚度为60mm，钢板表面硬度为195hbw，超声波检验钢板质量满足gb/t2970的级要求，其金相组织如图2所示，由铁素体＋珠光体构成，晶粒度10级。与nm320钢板的三体冲击磨粒磨损对比实验见表2。

实施例3

本耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产工艺如下所述：

（1）冶炼：钢水经初炼炉冶炼后，送入lf精炼炉精炼，然后转入vd炉真空脱气处理，vd炉的真空度为65.6mpa，真空保持时间19min，确保夹杂物、气体的有效排除，保证钢水的纯净。钢水的化学成分组成及重量百分含量见表1。

（2）连铸：将冶炼后的钢水浇铸成连铸坯，铸坯厚度为300mm。

（3）加热：铸坯最高加热温度1220℃，均热温度1190℃，总加热时间为340min。

（4）轧制：采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度为1060℃，晾钢厚度为210mm，第二阶段开轧温度为850℃，轧后空冷。

（5）热堆垛：钢板轧后采用扩氢工艺对钢板进行扩氢。

（6）热处理：钢板经过正火+回火后得到成品钢板。正火温度为900℃，保温时间2.0min/mm，出炉空冷。回火温度为710℃，保温时间为4.5min/mm，出炉空冷。

本实施例所得钢板厚度为100mm，钢板表面硬度为188hbw，超声波检验钢板质量满足gb/t2970的级要求，其金相组织如图3所示，由铁素体＋珠光体构成，晶粒度10级。与nm320钢板的三体冲击磨粒磨损对比实验见表2。

实施例4

本耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产工艺如下所述：

（1）冶炼：钢水经初炼炉冶炼后，送入lf精炼炉精炼，然后转入vd炉真空脱气处理，vd炉的真空度为66mpa，真空保持时间15min，确保夹杂物、气体的有效排除，保证钢水的纯净。钢水的化学成分组成及重量百分含量见表1。

（2）连铸：将冶炼后的钢水浇铸成连铸坯，铸坯厚度为210mm。

（3）加热：铸坯最高加热温度1245℃，均热温度1170℃，总加热时间为110min。

（4）轧制：采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度为1095℃，晾钢厚度为80mm，第二阶段开轧温度为860℃，轧后空冷。

（5）热堆垛：钢板轧后采用扩氢工艺对钢板进行扩氢。

（6）热处理：钢板经过正火+回火后得到成品钢板。正火温度为880℃，保温时间1.6min/mm，出炉空冷。回火温度为675℃，保温时间为4.2min/mm，出炉空冷。

本实施例所得钢板厚度为35mm，钢板表面硬度为185hbw，超声波检验钢板质量满足gb/t2970的级要求，其金相组织由铁素体＋珠光体构成，晶粒度10级。与nm320钢板的三体冲击磨粒磨损对比实验见表2。

实施例5

本耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产工艺如下所述：

（1）冶炼：钢水经初炼炉冶炼后，送入lf精炼炉精炼，然后转入vd炉真空脱气处理，vd炉的真空度为60mpa，真空保持时间15min，确保夹杂物、气体的有效排除，保证钢水的纯净。钢水的化学成分组成及重量百分含量见表1。

（2）连铸：将冶炼后的钢水浇铸成连铸坯，铸坯厚度为260mm。

（3）加热：铸坯最高加热温度1250℃，均热温度1220℃，总加热时间为280min。

（4）轧制：采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度为1100℃，晾钢厚度为130mm，第二阶段开轧温度为895℃，轧后空冷。

（5）热堆垛：钢板轧后采用扩氢工艺对钢板进行扩氢。

（6）热处理：钢板经过正火+回火后得到成品钢板。正火温度为885℃，保温时间2.2min/mm，出炉空冷。回火温度为710℃，保温时间为4.4min/mm，出炉空冷。

本实施例所得钢板厚度为61mm，钢板表面硬度为200hbw，超声波检验钢板质量满足gb/t2970的级要求，其金相组织由铁素体＋珠光体构成，晶粒度9级。与nm320钢板的三体冲击磨粒磨损对比实验见表2。

实施例6

本耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产工艺如下所述：

（1）冶炼：钢水经初炼炉冶炼后，送入lf精炼炉精炼，然后转入vd炉真空脱气处理，vd炉的真空度为62.5mpa，真空保持时间18min，确保夹杂物、气体的有效排除，保证钢水的纯净。钢水的化学成分组成及重量百分含量见表1。

（2）连铸：将冶炼后的钢水浇铸成连铸坯，铸坯厚度为330mm。

（3）加热：铸坯最高加热温度1200℃，均热温度1150℃，总加热时间为300min。

（4）轧制：采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度为1055℃，晾钢厚度为180mm，第二阶段开轧温度为880℃，轧后空冷。

（5）热堆垛：钢板轧后采用扩氢工艺对钢板进行扩氢。

（6）热处理：钢板经过正火+回火后得到成品钢板。正火温度为905℃，保温时间1.5min/mm，出炉空冷。回火温度为650℃，保温时间为4.5min/mm，出炉空冷。

本实施例所得钢板厚度为87.5mm，钢板表面硬度为175hbw，超声波检验钢板质量满足gb/t2970的级要求，其金相组织由铁素体＋珠光体构成，晶粒度9.5级。与nm320钢板的三体冲击磨粒磨损对比实验见表2。

实施例7

本耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产工艺如下所述：

（1）冶炼：钢水经初炼炉冶炼后，送入lf精炼炉精炼，然后转入vd炉真空脱气处理，vd炉的真空度为63.5mpa，真空保持时间20min，确保夹杂物、气体的有效排除，保证钢水的纯净。钢水的化学成分组成及重量百分含量见表1。

（2）连铸：将冶炼后的钢水浇铸成连铸坯，铸坯厚度为200mm。

（3）加热：铸坯最高加热温度1195℃，均热温度1180℃，总加热时间为60min。

（4）轧制：采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度为1080℃，晾钢厚度为55mm，第二阶段开轧温度为855℃，轧后空冷。

（5）热堆垛：钢板轧后采用扩氢工艺对钢板进行扩氢。

（6）热处理：钢板经过正火+回火后得到成品钢板。正火温度为907℃，保温时间2.5min/mm，出炉空冷。回火温度为700℃，保温时间为4.0min/mm，出炉空冷。

本实施例所得钢板厚度为8mm，钢板表面硬度为190hbw，超声波检验钢板质量满足gb/t2970的级要求，其金相组织由铁素体＋珠光体构成，晶粒度10.5级。与nm320钢板的三体冲击磨粒磨损对比实验见表2。

实施例8

本耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产工艺如下所述：

（1）冶炼：钢水经初炼炉冶炼后，送入lf精炼炉精炼，然后转入vd炉真空脱气处理，vd炉的真空度为66mpa，真空保持时间19min，确保夹杂物、气体的有效排除，保证钢水的纯净。钢水的化学成分组成及重量百分含量见表1。

（2）连铸：将冶炼后的钢水浇铸成连铸坯，铸坯厚度为200mm。

（3）加热：铸坯最高加热温度1225℃，均热温度1218℃，总加热时间为115min。

（4）轧制：采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度为1050℃，晾钢厚度为45mm，第二阶段开轧温度为900℃，轧后空冷。

（5）热堆垛：钢板轧后采用扩氢工艺对钢板进行扩氢。

（6）热处理：钢板经过正火+回火后得到成品钢板。正火温度为882℃，保温时间2.5min/mm，出炉空冷。回火温度为650℃，保温时间为4.2min/mm，出炉空冷。

本实施例所得钢板厚度为21.5mm，钢板表面硬度为178hbw，超声波检验钢板质量满足gb/t2970的级要求，其金相组织由铁素体＋珠光体构成，晶粒度9级。与nm320钢板的三体冲击磨粒磨损对比实验见表2。

实施例9

本耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产工艺如下所述：

（1）冶炼：钢水经初炼炉冶炼后，送入lf精炼炉精炼，然后转入vd炉真空脱气处理，vd炉的真空度为61mpa，真空保持时间16min，确保夹杂物、气体的有效排除，保证钢水的纯净。钢水的化学成分组成及重量百分含量见表1。

（2）连铸：将冶炼后的钢水浇铸成连铸坯，铸坯厚度为400mm。

（3）加热：铸坯最高加热温度1180℃，均热温度1155℃，总加热时间为400min。

（4）轧制：采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度为1100℃，晾钢厚度为230mm，第二阶段开轧温度为850℃，轧后空冷。

（5）热堆垛：钢板轧后采用扩氢工艺对钢板进行扩氢。

（6）热处理：钢板经过正火+回火后得到成品钢板。正火温度为910℃，保温时间1.5min/mm，出炉空冷。回火温度为707℃，保温时间为4.0min/mm，出炉空冷。

本实施例所得钢板厚度为100mm，钢板表面硬度为200hbw，超声波检验钢板质量满足gb/t2970的级要求，其金相组织由铁素体＋珠光体构成，晶粒度10级。与nm320钢板的三体冲击磨粒磨损对比实验见表2。

实施例10

本耐腐蚀的水泥砌砖专用模具钢板的生产工艺如下所述：

（1）冶炼：钢水经初炼炉冶炼后，送入lf精炼炉精炼，然后转入vd炉真空脱气处理，vd炉的真空度为62mpa，真空保持时间20min，确保夹杂物、气体的有效排除，保证钢水的纯净。钢水的化学成分组成及重量百分含量见表1。

（2）连铸：将冶炼后的钢水浇铸成连铸坯，铸坯厚度为300mm。

（3）加热：铸坯最高加热温度1210℃，均热温度1200℃，总加热时间为350min。

（4）轧制：采用π型控轧工艺，第一阶段开轧温度为1050℃，晾钢厚度为100mm，第二阶段开轧温度为890℃，轧后空冷。

（5）热堆垛：钢板轧后采用扩氢工艺对钢板进行扩氢。

（6）热处理：钢板经过正火+回火后得到成品钢板。正火温度为910℃，保温时间2.4min/mm，出炉空冷。回火温度为655℃，保温时间为4.4min/mm，出炉空冷。

本实施例所得钢板厚度为45mm，钢板表面硬度为205hbw，超声波检验钢板质量满足gb/t2970的级要求，其金相组织由铁素体＋珠光体构成，晶粒度10.5级。与nm320钢板的三体冲击磨粒磨损对比实验见表2。

表1：实施例1-10钢水成分（wt%）

表1中，余量为fe和不可避免的杂质。

表2：三体冲击磨粒磨损对比实验情况

三体冲击磨粒磨损实验：

(1)试样尺寸：10mm×10mm×40mm，试样尺寸偏差及表面符合gb229的要求，两个断面必须严格与侧面垂直。

（2）冲击功为2j。

（3）冲击频率为100次/min。

（4）磨料流量为70kg/h。

（5）磨料为10目石英砂。

采用nacetm-0284标准中的溶液b，先预磨15分钟，以确保试样的表面质量一致。然后正式磨损30分钟，每次磨损之后对试样进行称重，对比2次试样的重量差。

上述实验结果表明，本发明的水泥砌砖专用模具钢板与nm320钢板相比，耐腐蚀性能良好。